KR20000068909A

KR20000068909A - 단결정 인양장치 및 단결정 인양방법

Info

Publication number: KR20000068909A
Application number: KR1019997003975A
Authority: KR
Inventors: 시라이시유타카
Original assignee: 모리 레이지로; 가부시키가이샤 스파 시리콘 겐큐쇼
Priority date: 1997-09-05
Filing date: 1998-08-26
Publication date: 2000-11-25
Also published as: WO1999013138A1; JP3400312B2; JPH1179881A; TW515855B; DE19881467T1; US6217648B1

Abstract

단결정이 다결정화하는 것을 방지할 수 있고, 또, 단결정을 인양함에 있어, 결저의 자체의 무게를 목부분에서 잘룩한부분등의 잡는위치에 원활하게 또한 완만하게 이동시킬 수 있으며, 또한 정전등이 있어도 단결정의 보유가 확실한 단결정 인앙(pull up)장치를 비교적 간단한 구성과 저코스트로 실현한다.

종결정(21)의 하방의 지름확대부(30)를 하방으로부터 지지하는 접지형부재로서의 지지대(13)를 설치하여, 이 지지대를 회전시켜, 그 회전각도에 의하여 단결정의 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하지 않는 위치와 지지하는 위치와의 사이에서 이동할 수 있는 도르래(pulley)수단(4)과 도르래수단을 회전시켜서 상기한 2개의 위치사이에서 상기 지지대를 이동시키는 도르래회전수단(3a, 3b)과, 도르래수단을 속도제어하면서 인양함에 따라, 지지대를 인양하는 도르래 인양수단(3a, 3b)등을 구비하고 있다

Description

단결정 인양장치 및 단결정 인양방법{SINGLE CRYSTAL PULL-UP APPARATUS AND SINGLE CRYSTAL PULL-UP METHOD}

일반적으로, 인양 CZ법에 의한 단결정 제조장치에서는, 고내압 가열챔버내를 10토르(torr)정도로 감압하여 신선한 Ar(아르곤)가스를 흐르게함과 동시에, 챔버내의 하방에 설치된 석영도가니내의 다결정을 가열하여 용융하여, 이 용융액의 표면에 종결정을 위로부터 침지하고, 종결정과 석영도가니를 회전, 상하 이동시키면서 종결정을 인양함에 따라, 종결정의 아래에 상단이 돌출한 원추형의 상부 코운(cone)과, 원통형의 본체 일부와 하단이 돌출한 원추형의 하부 코운부로 이루어진 단결정(이른바 주괴(infot))를 성장되게 하도록 구성되어 있다.

또, 이 성장방법으로서 종결정을 용융액의 표면에 친지하였을때의 열충격에 의하여 종결정에서 발생하는 전위를 제거(무전위화)하기 위하여, 종결정을 용융액의 표면에 침지한 다음, 인양속도를 비교적 빠르게 함에 따라 종결정보다 작은 지름의 예컨대 직경이 3∼4㎜의 목부분을 형성한 다음에, 상기의 상부 코운부의 인양을 개시하는 대시(Dash)법이 공지되어 있다.

또한, 이 작은지름의 목부(neck portion)를 거쳐, 큰지름, 대중량(150∼200㎏이상)의 단결정을 인양할 수 없으므로, 예컨대 일본국 특공평 5-65477호 공보에 개재할 수 있도록 Dash법에 따라 작은지름의 목부를 형성한 다음, 인양속도를 비교적 느리게하여 큰지름을 형성하고, 뒤이어 인양속도를 비교적 느리게하여 작은지름을 형성함에 따라 「구형의 잘룩한 부분」을 형성하여, 이 잘룩한 부분을 호울더(holder)로 잡음에 따라 큰지름, 고중량의 단결정을 인양하는 방법을 제안하고 있다. 또, 잘룩한 부분을 잡는 종래의 장치로서는, 상기 공보의 외에, 예컨대 특공평 7-103000호 공보, 특공평 7-515호 공보에 개재되어 있다.

또, 그밖의 종래예로서는, 예컨대 특개평 5-270974호 공보, 특개평 7-172981호 공보에 개재된 바와 같이, 상기 「잘룩한 부분」을 형성하지 않고 본체부를 그대로 잡는 방법이나, 특개소 63-252991호 공보, 특개평 5-270975호 공보에 개재된 바와 같이 상기 「구형의 잘룩한 부분」대신에, 상부 코운부와 본체부 사이에 본체부보다 지름이 큰「링형상의 잘룩한 부분」을 형성하고, 이 「링형상의 잘룩한 부분」을 붙잡는 방법이 제안하게 되있다.

그러나, 단결정의 인양과정은 외부로부터의 진동에 대단히 민감하고, 용이하게 다결정화하기 쉬운 공정이다. 따라서, 단결정을 인양함에 있어, 외란을 줌이 없이, 또한 결정의 자체의 무게를 목부분으로부터 잘룩한 부분등의 붙잡는 위치에 여하히 원활하게 또한 완만하게 이동시킬 것인가 라고 하는 점이 문제로 되어 있다. 또 종래의 호울더는 단결정의 지름확대부나 직동부(straight body)를 여러개의 부재로 측면으로부터 끼워넣는 형식의 것이 많으나, 그러한 구조에서는, 정전시등에 끼워넣는 힘이 상실되어, 단결정을 낙하되게 하는 것도 예상된다. 나아가서, 인양도(pulling furance)안은 고온이므로 붙잡는기구(holding mechanism)등에 내열성이 요구되며, 구동부등 기계적 마찰부로부터 발생하는 분진은 단결정에 악영향이 있으므로 가능한 한 배제하지 않으면 아니된다. 종래의 기술에서는 이것들 문제 모두를 명확하게 해결하는 것은 없다.

본 발명은 인양(pull up) CZ(Czochralski)법으로 Si(규소)의 무전위(dislocation-free)의 단결정을 제조하기 위한 단결정 인양장치 및 단결정 인양방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 관한 인양장치의 제1실시형태를 모식적으로 도시한 부분단면도.

도 2는 도 1중의 도르래수단과 도르래수단에 부착된 접시형부재를 도시한 평면도.

도 3은 도 1중의 도르래수단의 정면도.

도 4는 도 1중의 도르래수단의 측면도.

도 5는 도 1중의 도르래수단이 제1위치(지지안은 상태)에 있을때의 측면도.

도 6은 도 5중의 A-A'선에서의 단면도.

도 7은 도 1중의 도르래수단이 제2위치(지지안은 상태)에 있을 때의 측면도.

도 8은 도 7중의 A-A'선에서의 단면도.

도 9는 본 발명에 관한 단결정 인양장치의 제2실시형태를 모식적으로 도시한 부분단면도.

도 10은 도 9중의 A-A'선에서의 단면도.

도 11은 본 발명에 관한 단결정 인양장치의 제3실시형태를 모식적으로 도시한 부분단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 권양장치(winding apparatus) 2 : 부하전지(load cell)

3a, 3b, 3c, 3d, 3e : 감기통(winding drum) 4 : 활차 어셈블리

5a, 5b, 5a-1, 5a-2, 5b-a, 5b-2, 16a-1, 16a-2, 16b-1, 16b-2 : 와이어

6 : 종(種)단결정 인양와이어 7 : 종결정 지지구(holer)

8 : 단결정(단결정 본체) 9 : 보올베어링

10 : 관통구멍 10A : 요부(Rocess)

11 : 공극(Slit) 12a, 12b : 활차(pulley)

13 : 접시형부재 14a, 14b : 평형추

15 : 활차의 회전중심 18a, 18b : 연결봉

17a-1, 17a-2, 18b-1, 18b-2 : 와이어 맞물림부

19a, 19b : 와이어 멈추개

21 : 종결정 22 : 대시넥(Dashis neck)

23 : 좁은 단결정부분 30 : 지름확대부

31 : 잘룩한부분 32 : 석영도가니

33 : 규소(Si)융액 34 : 기계식연실

36, 38, 38A : 챔버

40a-1, 40a-2, 40b-1, 40b-2, 40b-2, 41a, 41b : 고정활차

40a-3, 40b-3 : 이동활차 42 : 직선이동기구

44 : 링크(Link) 46a, 46b : 기어

48, M : 모우터

본 발명은 상기한 종래의 문제점에 비추어, 인양중의 단결정을 호울더로 붙잡을 때에 인양중의 단결정이 다결정화 하는 것을 방지할 수 있으며, 또, 단결정을 인양함에 있어, 결정의 자체무게를 목부분에서 잘룩한 부분등의 붙잡는 위치에 원활하게 또한 완만하게 이동시킬 수 있으며, 또한 정전등이 있어도 단결정의 유지가 확실한 단결정 인양장치를 비교적 간단한 구성과 저코스트로 실현하는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여, 종결정의 하방에 형성되는 지름확대부를 하방으로부터 지지하여 재치하므로서 지름확대부를 지지하는 접시형부재로서의 지지대를 사용하여, 이 지지대를 도르래수단으로 회전되게 하는 구조로 하고, 그 회전각도에 의하여 단결정의 잘룩한 부분 및/또는 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하지 않는 위치와 지지하는 위치와의 사이에서 이동할 수 있게하며, 또한 도르래수단을 속도제어하면서 인양함에 따라, 지지대를 인양하는 단결정을 성장하는 것을 가능하게 하였다.

그 위에, 도르래수단을 회전시키는 수단과, 도르래수단을 인양하는 수단을 동일한 권양기구로 구성할 수도 있으며, 후자만을 권양기구에 의하여 구성하고, 전자를 와이어의 일부를 수평방향으로 이동시키는 수단에 의하여 구성할 수도 있다.

즉 본 발명에 의하면, 용융결정을 보유할 수 있는 도가니의 상방에서 종결정을 지지하는 종결정호울더를, 그 인양방향을 축에 회전시키는 회전수단과, 상기 종결정 호울더를 속도제어하면서 인양함에 따라 상기 종결정을 인양하는 종결정 인양수단과, 상기한 종결정의 하방에 형성되는 지름확대부를 하방으로부터 지지하여 재치함에 따라 상기 지름확대부를 지지하는 접시형 부재로서의 지지대와, 상기 지지대를 회전시켜, 그 회전각도에 따라 단결정의 잘룩한 부분 및/또는 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하지 않는 위치와 지지하는 위치와의 사이에서 이동할 수 있는 도르래수단과, 상기 도르래수단을 회전되게하여서 상기 2개의 위치사이에서 상기 지지대를 이동시키는 도르래 회전수단과, 상기 도르래수단을 속도제어하면서 인양함에 따라, 지지대를 인양하는 도르래 인양수단과, 상기 도르래 회전수단과, 상기 도르래 인양수단을 상기 종결정의 인양방향을 축에 회전시키는 수단등을 구비한 단결정 인양장치를 제공하게 되있다.

또, 본 발명에 의하면, 용융결정을 보유할 수 있는 도가니의 상방에서 종결정을 지지하는 종결정 호울더를 그 인양방향을 축에 회전시키는 회전수단과, 상기 종결정 호울더를 속도제어하면서 인양함에 따라 상기 종결정을 인양하는 종결정 인양수단과, 상기 종결정의 하방에 형성되는 지름확대부의 아래에 형성되는 단결정의 잘룩한 부분 및/또는 상기 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하기 위하여, 상기 잘룩한부분을 통하는 관통구멍을 구비하고, 또한 상기 잘룩한부분을 상기 관통구멍에 안내하기 위하여 상기 관통구멍을 외주부와 연통시키는 틈새가 마련된 지지대와, 회전각도에 의하여 상기 지지대가 상기 단결정의 잘룩한부분 및/또는 상기 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하지 않는 위치와 지지하는 위치와의 사이에서 이동할 수 있는 도르래수단과, 상기 도르래수단을 회전시켜서, 그 회전각도위치를 제어하는 도르래 회전수단과, 상기 종결정 호울더와 함께 회전가능하여, 상기 도르래 회전수단을 속도제어하면서 인양함에 따라, 상기 지지대를 인양하는 단결정을 성장되게 할 수 있는 도르래 인양수단과, 상기 도르래 회전수단과, 상기 도르래 인양수단을 상기 종결정의 인양방향을 축으로 회전시키는 수단등을 구비한 단결정 인양장치를 제공하게 되있다.

나아가서, 본 발명에 의하면, 상기 단결정 인양장치를 사용한 단결정 인양방법으로서, 상기 종결정 인양수단으로 상기 종결정을 인양하여, 속도제어에 의하여 지름확대부를 형성하는 스텝과, 상기 도르래 회전수단으로 상기 지지대를 회전시켜, 상기 지름확대부의 하방에 위치하게 하는 스텝과, 상기 도르래 인양수단을 끌어올리는 스텝과, 상긴 종결정 인양수단에 있어서의 하중을 측정하여, 측정하중이 소정치로 되있음을 검출하는 스텝과, 상기 측정하중이 소정치로 되었을때, 상기 종결정 인양수단에 의한 단결정 성장을 위한 속도제어를 중지하고, 상기 도르래 인양수단으로 단결정 성장을 위한 속도제어를 개시하는 스텝등을 구비한 단결정 인양방법을 제공하게 되있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시형태를 설명한다. 도 1은 본 발명에 관한 단결정 인양장치의 제1실시형태의 주요부와 인양공정을 모식적으로 나타낸 설명도이다. 도 1에 있어서, 권양장치(1)는 종결정 인양와이어(6)를 감는것으로. 종결정 인양와이어(6)의 선단에는 종결정 호울더(7)가 부착되있고, 종결정 호울더(7)에는 종결정(21)이 부착되어 있다. 도면중, 성장시키는 단결정(8)과 석영도가니(32)를 격납하는 진공실을 구성하는 기계실연실(mechanical chamber)(34)을 나타내고 있다. 권양장치(1)는 모우터(M)에 의하여, 권양장치(1)는 모우터(M)에 의하여 인양방향(와이어(6)의 축방향)에 수직한 축을 중심으로 회전하는 드럼을 구비하고, 또, 나중에 설명하는 바와 같이 인양방향을 축으로 하여 화살표(R1)로 도시한 바와 같이 회전하도록 구성되어 있다. 와이어(6)에 가하는 하중은 부하전지(2)에 의하여 검출되어, 부하전지신호가 출력된다.

권양장치(1)는 챔버(36)에 격납되있고, 하방의 챔버(38)와 일체적으로 연결되어 있다. 이것들 챔버(36, 38)는 기계식연실(34)에 대하여 인양방향을 축으로 하여 도면에 없는 모우터에 의하여 회전할 수 있다. 그위에, 챔버(38)는 기계식연실(34)위에 보올베어링(9)을 개재하여 회전할 수 있도록 부착되어 있다. 챔버(38)의 속에는 2개의 감기통(winding drum)(3a, 3b)이 회전할 수 있도록 부착되어 있다. 이것들 감기통(3a, 3b)은 도면에 없는 모우터에 의하여 화살표(R2, R3)로 도시한 바와 같이 정역으로 회전하는 것으로 각기 활차 어셈블리(4)에 부착된 2개의 와이어(5a, 5b)를 따로따로 감도록 구성되어 있다.

활차 어셈블리(4)는, 도 2∼4에 도시한 바와 같이 2장의 평행으로 배설된 활차(pully)(12a, 12b)와, 이것들 활차(12a, 12b)사이에 배설된 접시형부재(13)를 구비하고 있다. 또, 각 활차(12a, 12b)에는 평형추(14a, 14b)가 각기 부착되어 있다. 평형추(14a, 14b)를 접시형부재(13)에 설치하였으므로서, 회전위치에 의하여 무게중심이 중심으로부터 이동하지 않는다. 그 위에, 도 3, 도 4에 도시한 바와 같이, 접시형부재(13)와 평형추(14a, 14b)는 각 활차(12a, 12b)의 회전중심(15)을 사이에 두고 대향하는 위치에 배설되어 있다. 접시형부재(13)는 도 2에 도시한 바와 같이 대략 중앙에 관통구멍(10)을 구비하였고, 이 관통구멍(10)은 관통한 공극(slit)(11)에 의하여 외주부와 연통하고 있다. 관통구멍(10)의 근방에는 테이퍼형상인 요부(10A)가 설치되어 있다.

도 1에 도시한 2개의 와이어(5a, 5b)는, 그 하단근방에서 도 5에 도시된 바와 같이 와이어 멈추개(19a, 19b)를 개재하여, 각기 2개의 와이어(5a-1, 5a-2와 5b-1, 5b-2)에 접속되어, 이것들 2개의 와이어끼리(5a-1, 5a-2)는 연결봉(18a)에 의하여, 또 그밖의 2개의 와이어끼리(5b-1, 5b-2)는 연결봉(18b)에 의하여 각기 일정간격으로 배설되어 있다. 이 소정간격은, 활차 어셈블리(4)를 구성하는 2장의 활차(12a, 12b)의 간격에 맞추어서 와이어가 각 활차(12a, 12b)의 홈에 불필요한 마찰을 발생함이 없이 맞물리도록 구성되어 있다.

도 5는 활차 어셈블리(4)가 제1회전위치에 있어, 접시형부재(13)가 종결정(21)의 하방에 형성되는 지름확대부(30)를 지지하고 있지 않는 제1위치가 있는 상태를 도시한 활차 어셈블리(4)의 측면도이며, 도 6은 같은상태의 단면도(도 5의 A-A'선에서 우측을 본 도면)이다. 또, 도 7은 활차 어셈블리(4)가 제2의 회전위치에 있고, 접시형부재(13)가 종결정(21)의 하방에 형성되는 지름확대부(30)를 지지하고 있는 제2위치가 있는 상태를 도시한 활차 어셈블리(4)의 측면도이며, 도 8은 같은상태의 단면도(도 6의 A-A'선에서 우측을 보았을때의 도면)이다. 도 5∼8에 도시되어 있는 바와 같이, 와이어(16a-1, 16a-2)의 단부는, 접시형부재(13)의 관통구멍(10) 근방에 상당하는 위치에 있는 와이어 맞물림부(17a-1, 17a-2)에 고정되있고, 와이어(16b-1, 16b-2)의 단부는 와이어(16a-1, 16a-2)의 단부가 부착된 위치로부터 활차(12a, 12b)의 중심으로부터의 각도로하여 약 45도 차이진 위치에 있는 와이어 맞물림부(17b-1, 17b-2)에 고정되어 있다.

제1실시형태는 다음과 같이 동작한다. 권양장치(1)의 회전에 의하여 종결정 인양와이어(6)를 풀어내어, 종결정(21)이 석영도가니(32)내의 원료융액(33)에 침지된 다음, 권양장치(1)를 역회전시켜서 종결정(21)을 인양하여 단결정(8)을 성장시킨다. 이때, 인양속도의 제어에 의하여 주지하는 대시넥을 형성하고, 그리고나서 지름확대부(30)를 형성한다. 지름확대부(30)를 형성하기까지는, 활차 어셈블리(4)는 도 5, 도 6의 상태에 있으며, 지름확대부(30)는 접시형부재(13)에 의하여 지지되어 있지 않다. 지름확대부(30)가 일정한 높이까지 상승하면, 감기통(winding drum)(3a, 3b)을 조작하여, 활차 어셈블리(4)를 회전시켜, 접시형부재(13)가 지름확대부(30)의 하방으로부터 지름확대부(30)를 지지하는 위치에 이동시킨다. 이때, 접시형부재(13)의 공극(11)을 개재하여 지름확대부(30)의 하방의 좁은 단결정부분(23)이 관통구멍(10)으로 안내된다. 활차 어셈블리(4)의 회전에 의한 위치결정은, 미리 정한 와이어(5a, 5b)의 감아올림, 감아내리는 양으로 결정하여도 좋으나, 와이어(5a, 5b)의 연신율(elongation)을 고려하여, 육안 또는 화상인식 처리에 의하여 정확하게 결정하는 것이 바람직하다. 그 위에, 지름확대부(30) 아래의 지름이 작은부분을 잘룩한부분(31)이라고도 한다.

이 시점에서는, 접시형부재(13)는 지름확대부(30)의 약간 하방에서, 또한 접촉하지 않는 위치에 있다. 그런다음, 감기통(3a, 3b)을 조작하여, 활차 어셈블리(4)는 회전하지 않고, 그대로의 상태에서 활차 어셈블리(4)를 인양하여, 도 7, 도 8에 도시한 바와 같이, 접시형부재(13)의 테이퍼형요부(10A)에 의하여 지름확대부(30)의 하방이 지지되기까지 상승시킨다. 접시형부재(13)가 지름확대부(30)의 하방에 접촉하면, 와이어(6)에 가하는 하중이 감소하므로, 이 상태가 부하전지신호로서 출력된다. 도면에 없는 제어장치내에 CPU(중앙연산처리장치)는, 경계면을 개재하여 이 부하전지신호를 수신하여, 와이어(6)에 가하고 있는 하중이 소정값으로 내리기까지 감기통(3a, 3b)을 동기 회전시켜, 접시형부재(13)를 상승시킨다.

와이어(6)에 가하고 있는 하중이 소정치로 되면, 성장시키는 단결정의 직경과 결정성장속도가 희망하는 값이되도록 감기통(3a, 3b)의 회전수를 제어한다. 즉, 그때까지, 단결정의 인양속도의 제어는, 종결정(21)의 인양하고 있는 권양장치(1)에 의하여 실시하여 왔으나, 접시형부재(13)가 확실히 지름확대부(30)를 지지한 다음에는, 감기통(3a, 3b)의 회전만으로 이 제어를 할 수 있다. 바꾸어말하면, 권양장치(1)는 이후, 결정육성의 제어에는 기여함이 없고, 와이어(6)에 언제나 일정한 긴장이 가하도록 제어하는 것만으로 좋다.

다음에 본 발명의 제2실시형태에 대하여 설명한다. 도 9는, 본 발명의 단결정 인양장치의 제2실시형태를 도시한 모식적 단면도이다. 도 10은 도 9속의 화살표 A-A'로 절단하여 오른쪽으로 보았을때의 측면단면도이다. 제2실시형태는 상기 제1실시형태와 상기 제1실시형태와 다음점에서 다르다. 즉, 제1실시형태에서는, 2개의 감기통(3a, 3b)을 사용하여 2개의 와이어(5a, 5b)를 권양하고 있으나, 제2실시형태에서는, 단 하나의 감기통(3c)에 의하여 양 와이어(5a, 5b)를 감아올리고 있다. 또, 제1실시형태에서는, 와이어(5a)를 감아내려, 와이어(5b)를 감아올림에 따라, 활차 어셈블리(4)를 회전시켜서 접시형부재(13)를 소정위치에 이동시키고 있으나, 제2실시형태에서는 단일한 감기통(3c)을 활차 어셈블리(4)의 인양에만 사용되어, 활차 어셈블리(4)의 회전에 의한 접시형부재(13)의 소정위치에의 이동은, 와이어(5a, 5b)의 일부를 수평으로 이동시키는 수단을 이용하여 실시하고 있다.

와이어(5a, 5b)는 각기 고정활차(40a-1, 40a-2, 40b-1, 40b-2)와 수평방향으로 이동할 수 있는 이동활차(40a-3, 40b-3)에 연결되고 나서, 2개의 고정활차(41a, 41b)를 개재하여 감기통(3c)에 감기도록 배설되어 있다. 이것들 고정활차(40a-1, 40a-2, 40b-1, 40b-2, 41a, 41b)와, 수평방향으로 이동할 수 있는 이동활차(40a-3, 40b-3)는 감기통(3c)과 동일한 챔버(38A)에 격납되어 있어, 이 챔버(38A)는 제1실시형태의 챔버(38)와 마찬가지로 상부의 챔버(36)와 일체로 연결되있고, 또한 보올베어링(9)을 개재하여 기계실연실(34)에 대하여 회동할 수 있도록 지지되어 있다. 감기통(3c)의 회전축(3c-1)은 챔버(38A)의 외부에 부착되어 있는 모우터(3c-2)에 연결되어 있다.

이동활차(40a-3, 40b-3)는, 링크(44)를 개재하여 챔버(38A)의 외부에 설치된 직선이동기구(42)에 접속되어, 도 9중, 화살표(M1)로 도시된 방향으로 이동할 수 있다. 이 직선이동기구(42)에 의한 이동활차(40a-3, 40b-3)의 수평이동의 거리는, 활차 어셈블리(4)가 90도 회전함에 필요 또한 충분한 거리에 설정된다. 즉, 먼저의 제1실시형태에서 설명한 바와 같이, 활차 어셈블리(4)를 도 5, 도 6의 상태(비지지위치)에서 도 7, 도 8의 상태(지지위치)로 90도 회전시키기 위하여, 이동활차(40a-3)는 도면중 오른쪽으로 이동함에 따라, 와이어(5a)의 하단이 강하하고, 한편, 이동활차(40b-3)는 도면중 오른쪽으로 이동함에 따라 와이어(5b)의 하단이 상승한다. 그밖의 동작은 제1실시형태와 같으므로 설명을 생략한다.

다음에 도 11에 따라서 본 발명의 제3실시형태에 대하여 설명한다. 이 제3실시형태는, 제1실시형태와 마찬가지로, 2개의 감기통(3d, 3e)을 구비하였고, 또한 제2실시형태와 마찬가지로 고정활차(40a-1, 40a-2, 40b-1, 40b-2)와, 수평방향으로 이동할 수 있는 이동활차(40a-3, 40b-3), 직선이동기구(42)를 구비하고 있다. 그 위에, 제1실시형태에서는, 2개의 감기통(3a, 3b)은 활차 어셈블리(4)의 인양시에 전기적으로 동기회전하는 것이나. 제3실시형태에서는, 2개의 감기통(3d, 3e)은 2개의 기어(46a, 46b)에 의하여 서로 연결되어 있다. 그 위에, 감기드럼(3d)에는 모우터(48)의 회전이 전달되고, 따라서 감기드럼(3d)의 회전이, 2개의 기어(46a, 46b)에 의하여 감기드럼(3d, 3e)에 전달된다. 따라서, 2개의 감기통(3d, 3e)의 회전동기가 극히 안정하며, 또한 확실한다.

제3실시형태에서는, 제2실시형태와 마찬가지로 직선이동기구(42)에 의하여 활차 어셈블리(4)가 90도 회전하고, 또 제1실시형태와 마찬가지로 2개의 감기통(3d, 3e)의 회전에 의하여 활차 어셈블리(4)가 인양된다. 그 위에, 상기 제2실시형태와 제3실시형태에 사용되고 있는 직선이동기구(42)에 의하여 와이어(5a, 5b)의 일부를 수평으로 이동시키는 구성은, 제1실시형태에 적용할 수도 있다. 이러한 구성을 제4실시형태라 한다. 이 제4실시형태인 경우, 제1실시형태의 2개의 감기통(3a, 3b)은 활차 어셈블리(4)의 인양시에만 사용되며, 활차 어셈블리(4)의 회전은 직선이동기구(42)에 담당시키게 된다.

상기, 제2∼제4실시형태에서는 직선이동기구(42)를 사용하여 와이어(5a, 5b)의 일부를 수평방향으로 이동시켜서 활차 어셈블리(4)를 회전되게함으로, 활차 어셈블리(4)의 회전을 위한 기구가, 활차 어셈블리(4)를 인양하여 단결정을 성장시키는 승강제어기구와는 서로 독립하고 있으므로, 쌍방의 제어를 독립화시키며, 또한 제어기구를 단순화 할 수 있다. 또, 상기 각 실시형태에서는, 와이어(6)의 하중의 변화를 부하전지(2)로 검출하여, 하중이동의 타이밍을 결정하나, 예컨대 CCD영상소자등에 의하여 지름확대부(30)를 패터인식한다거나 또는 시각검사를 병용한다거나 하여 결정하도록 하여도 좋다.

그 위에, 기계식 연실(34)의 내부는 도해없는 밀봉부재에 의하여 진공 또는 불활성가스가 기밀하게 보유되고 있다. 기계실연실(34)의 상부, 즉, 챔버(38)(38A)는 기계식연실(34)과의 사이에서 와이어(5a, 5b, 6)가 배설된 관계로, 완전히 기계식연실(34)로부터 단절하는 것은 곤란하지만, 가능한한 밀봉부재를 배설하여, 챔버(38)(38A)내에서 발생하는 분진이 기계식 연실(34)에 영향을 주지않도록 하는 것은 바람직한 형태이다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 단결정의 성장과정에서, 대시넥하방에 형성되는 지름확대부의 하방을 공극을 구비한 회전할 수 있는 접시형부재로 하방으로부터 지지하고, 또한 접시형부재의 인양을 접시형부재의 부착된 활차수단을 속도제한하면서 인양함으로써 다하고, 그리고나서 종결정을 인양하는 인양수단으로부터 활차수단을 인양수단에 단결정육성의 제어를 이행되게 하므로, 지름확대부를 확실히 활차수단 안전에 지지하는 것이 가능하며, 가령 성장도중에 정전이 발생하여도 결정을 지지하는 힘에 변화가 발생하지 않으며, 또, 종결정을 인양하는 수단으로부터 활차수단을 인양하는 수단으로의 하중의 이동을 원활하게 할 수 있으므로, 전위를 발생하는 일이 없다.

또, 지름확대부를 지지하는 기구는, 구조가 비교적 간단하고, 부품점수가 적으면, 또 가동부분이나 슬라이딩부분등이 다른 방법과 비교하여 적으므로, 장치의 고장이나 결정성장을 저해하는 분진발생을 억제할 수 있다. 나아가서, 결정근방은 고온이지만, 접시형부재를 회전시킨다거나, 인양한다거나 하는 구동기구가 모두 결정에서 떨어진위치에 배치되므로, 구동기구를 냉각하기위한 구조가 불필요하다.

Claims

용융결정을 보유할 수 있는 도가니의 상방에서 종결정을 지지하는 종결정호울더를, 그 인양방향을 축에 회전시키는 회전수단과, 상기 종결정호울더를 속도제어하면서 인양함에 따라 상기 종결정을 끌어올리는 종결정 인양수단과, 상기 종결정의 하방에 형성되는 지름확대부를 하방으로부터 지지하여 제치함에 따라 상기 지름확대부를 지지하는 접시형부재로서의 지지대와, 상기 지지대를 회전시켜, 그 회전각도에 의하여 단결정의 잘룩부 및/또는 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하지않는 위치와 지지하는 위치와의 사이에서 이동할 수 있는 활차(pully)수단과, 상기 활차수단을 회전시켜서 상기 2개의 위치사이에서 상기 지지대를 이동시키는 활차회전수단과, 상기 활차수단을 속도제어하면서 끌어올림에 따라, 지지대를 인양하는 활차인양수단과, 상기 활차회전수단과, 상기 활차인양수단을 상기 종결정의 인양방향을 축으로 회전시키는 수단등을 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
용융결정을 지지할 수 있는 도가니의 상방에서 종결정을 지지하는 종결정호울더를, 그 인양방향을 축으로 회전시키는 회전수단과, 상기 종결정호울더를 속도제어하면서 인양함에 따라 상기 결정을 인양하는 종결정 인양수단과, 상기 종결정의 하방에 형성되는 지름확대부의 밑에 형성되는 단결정의 잘룩부 및/또는 상기 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하기 위하여, 상기 잘룩부를 통하는 관통구멍을 구비하였고, 또한 상기 잘룩부를 상기 관통구멍으로 안내하기 위하여 상기 관통구멍을 외주부와 연통시키는 공극(slit)이 설치된 지지대와, 회전각도에 의하여 상기 지지대가 상기 단결정의 잘룩부 및/또는 상기 지름확대부의 하단을 하방으로부터 지지하지않는 위치와 지지하는 위치사이에서 이동할 수 있는 활차수단과, 상기 활차수단을 회전시켜서, 그 회전각도위치를 제어하는 활차회전수단과, 상기 종결정호울더와 함께 회전가능하며, 상기 활차회전수단을 속도제어하면서 인양함에 따라, 상기 지지대를 인양하는 단결정을 성장시키는 것이 가능한 활차인양수단과, 상기 활차회전수단과, 상기 활차인양수단을 상기 종결정의 인양방향을 축으로 회전시키는 수단등을 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활차수단이 상기 지지대를 양측으로부터 끼우는 형식으로 설치되어있는 2개의 평행으로 배설된 활차임을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활차구동수단 및 상기 활차인양수단이 상기 활차수단에 각기 부착된 2개의 와이어의 양단을 감아올리는 2개의 권양(券楊)수단을 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제4항에 있어서, 상기 2개의 권양수단을 구동하는 구동원이 각기 별개로 설치되어있음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제4항에 있어서, 상기 2개의 권양수단을 구동하는 구동원이 단 하나이고, 상기 활차수단을 회전시키고나서 상기 활차수단을 인양하도록 구성되어있음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활차인양수단이 상기 활차수단에 각기 부착된 2개의 와이어의 양단을 감아올리는 단 하나의 권양수단을 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제4항에 있어서, 상기 2개의 권양수단을 구동하는 구동원이 단 하나이며, 상기 2개의 권양수단이 기어로 결합되어, 회전동기가 되어있음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제7항에 있어서, 상기 활차구동수단이 상기 2개의 와이어의 일부를 동시에 수평방향으로 이동시키는 직선이동수단을 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제9항에 있어서, 상기 직선이동수단이, 상기 2개의 와이어의 각각에 연결되고, 또한 수평방향으로 이동할 수 있으며 또한, 회전할 수 있는 2개의 이동활차를 구비하고있음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제10항에 있어서, 상기 직선이동수단이 상기 2개의 와이어를 상기 이동활차에 각기 안내하는 적어도 2개의 고정활차를 또한 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 지지대에 의하여 상기 활차수단과 상기 지지대와의 전체의 무게중심위치가 상기 활차수단의 회전에 의하여 크게 이동하지 않도록, 상기 활차수단이 평형추를 더욱 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활차수단이 상기 종결정의 인양방향으로 수직한 축을 중심으로 회전하도록 구성되어있음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 활차수단의 무게중심위치가, 그 회전에 의하여 변화하지 않도록, 상기 지지대에 대한 균형추를 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양장치.
제1항 또는 제2항에 기재한 단결정 인양장치를 사용한 단결정 인양방법으로서 상기 종결정 인양수단으로 상기 종결정을 인양하고, 속도제어에 의하여 지름확대부를 형성하는 스텝과, 상기 활차회전수단에 의하여 상기 지지대를 회전시켜, 상기 지름확대부의 하방에 위치하게 하는 스텝과, 상기 활차인양수단을 인양하는 스텝과, 상기 종결정 인양수단에 있어서의 하중을 측정하여, 측정하중이 소정치로 되있음을 검출하는 스텝과, 상기 측정하중이 소정치로 되있을때, 상기 종결정 인양수단에 의한 단결정 성장을 위한 속도제어를 중지하여, 상기 활차인양수단에 의하여 단결정성장을 위한 속도제어를 개시하는 스텝등을 구비하였음을 특징으로 하는 단결정 인양방법.